ایزوتوپ چیست؟

همه مواد از ذرات بسیار ریز و غیر قابل رویتی به نام اتم ساخته شده اند. در مرکز یک اتم، هسته ای وجود دارد که الکترون ها در مدارهای مختلف به دور آن در حال گردش هستند. هسته از پروتون و نوترون تشکیل شده است. پروتون ها دارای بار الکتریکی مثبت بوده و الکترون ها بار الکتریکی منفی دارد و نوترون ها ذراتی خنثی می باشند. تعداد پروتون های موجود در هسته تمامی اتم های یک عنصر یکسان است. تعداد نوترون های هسته می تواند بدون ایجاد تغییر شیمیایی در عنصر متفاوت باشد.

تعداد پروتون ها در اتم، عدد اتمی نامیده می شود. مجموع تعداد پروتون ها و نوترون های هسته یک اتم را عدد جرمی آن می نامند. الکترون ها خواص شیمیایی یک عنصر را تعیین می کنند؛ در صورتی که خواص فیزیکی یک عنصر به عدد جرمی آن بستگی دارد. اتم های یک عنصر را که عدد اتمی یکسان و عدد جرمی متفاوتی دارند؛ ایزوتوپ های آن عنصر می نامند. بطور مثال هیدروژن سه ایزوتوپ دارد که عبارتند از: پروتیوم، دوتریوم و تریتیوم. پروتیوم فقط یک پروتون دارد، دوتریوم یا آب سنگین دارای یک پروتون و یک نوترون است و تریتیوم یک پروتون و دو نوترون دارد. تریتیوم بطور طبیعی یافت نمی شود و آن را بطور مصنوعی می سازند.

تمام ایزوتوپ های یک عنصر، خواص شیمیایی یکسانی دارند؛ اما خواص فیزیکی شان متفاوت است. تقریباً تمام عناصر موجود در طبیعت مخلوطی از چند ایزوتوپ هستند. اکسیژن دو ایزوتوپ دارد. اورانیوم نیز دارای دو ایزوتوپ است که عبارتند از: اورانیوم 235 و اورانیوم 238.

تعداد نوترون ها در تمام اتم ها به جز اتم هیدروژن سبک یا پروتیوم – که نوترون ندارد – با تعداد پروتون ها برابر و یا بیشتر از آنها است. با افزایش عدد اتمی، اختلاف میان تعداد نوترون ها و پروتون ها بتدریج افزایش می یابد. در اتم های سبک تعداد نوترون ها و پروتون ها برابر است؛ ولی در یک اتم سنگین مثل اورانیوم 238، تعداد نوترون ها بیش از 1.5 برابر تعداد پروتون ها است. عناصری که تعداد نوترون های آنها بیش از 1.5 برابر تعداد پروتون هایشان است، هسته ناپایداری دارند. چنین هسته هایی معمولاً به دلیل ناپایداری می شکنند و به اتم های سبک تری تبدیل می شوند. به این نوع عناصر، رادیواکتیو می گویند.

منابع

مقاله علمی و آموزشی «ایزوتوپ چیست؟»، نتیجه ی تحقیق و پژوهش، گردآوری، ترجمه و نگارش هیئت تحریریه علمی پورتال یو سی (شما می توانید) می باشد. در این راستا کتاب چرا، چطور، چگونه؟، نوشته ی دکتر سونیتا گوپتا و دکتر نینا آگراوال و ترجمه پریسا همایون روز و پریچهر همایون روز از موسسه نشر و تحقیقات ذکر، منتشر شده در تیر ۱۳۹۳ با شابک ۹۷۸-۹۶۴-۳۰۷-۲۲۱-۶ به عنوان منبع اصلی مورد استفاده قرار گرفته است.